PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA PROSES PRODUKSI
Ir. Parlindungan Marpaung HIMPUNAN AHLI KONSERVASI ENERGI
Elemen Kompetensi III 1.
Elemen Kompetensi Menjelaskan prinsip-prinsip konservasi energi
2.
Menjelaskan prinsip-prinsip konservasi energi pada teknologi pengguna energi
3.
Menjelaskan prinsip-prinsip konservasi energi pada proses produksi
Kriteria Unjuk Kerja (KUK) 1. 2. 3. 4. 5.
Jenis energi dianalisis Indikator kinerja pemanfaatan energi dipahami Pengoperasian fasilitas utiliti dianalisis Pengoperasian fasilitas produksi dianalisis Pemeliharaan dan perawatan fasilitas energi dianalisis 6. Dampak lingkungan dianalisis 1. Prinsip konservasi energi pada sistem peralatan thermal dimengerti 2. Prinsip konservasi energi pada sistem kelistrikan dimengerti 3. Prinsip konservasi energi pada sistem kendali (control) dimengerti 1. Proses produksi dianalisis 2. Neraca massa dianalisis 3. Neraca energi dianalisis 4. Parameter operasi dianalisis
PRINSIP KONSERVASI ENERGI PROSES PRODUKSI 1. Menentukan unit produksi pengguna energi signifikan 2. Menghilangkan buangan energi (pencegahan). 3. Mengurangi rugi-rugi energi (recovery) 4. Meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi (Inovasi efisiensi)
Unit Produksi Yang Signifikan .?? Proses produksi yang konsumsi energinya signifikan ..? Konsumen energi signifikan (besar) - Teori Pareto Potret pengguna energi pada proses produksi.
Prioritas Sasaran - Teori Pareto Sasaran konservasi energi proses produksi ditentukan dengan metode analisis ABC sbb : Langkah Langkah 1
Langkah 2
Tindakan yang Perlu Bagi sistem keseluruhan menjadi kelompok dan sub-kelompok berdasarkan jenis energi seperti diperlihakan pada gambar informasi pemanfaatan energi di atas. Hitung energi input masing –masing sub kelompok
Langkah 3
Analisis ABC konsumsi energi sub kelompokdalam % keseluruhan
Langkah 4
Analisis mikro katagori A dan katagori B sub kelompok peralatan masing – masing untuk tiap jenis energi yang digunakan
Obyektive Pendekatan ini akan membuat masalah yang kompleks menjadi lebih sederhana. Membantu dalam menetukan prioritas pengendalian Membantu manager energi untuk menentukan prioritas dan model Mengidentifikasi area masalah dan membantu menetapkan sasaran,
Menentukan Sasaran dengan Metode Analisis ABC (Berdasarkan Unit dan Konsumsi bahan bakar) %
Sasaran
4.5
Prioritas 7
7.5
Prioritas 5
3
Prioritas 8
1 7
Prioritas 6
2 1.25 3
Prioritas 8
0.75 12
Prioritas 3
15
Prioritas 2
3
Prioritas 8
8
Prioritas 4
20
Prioritas 1
12
Prioritas 3
Unit Pengguna Energi Signifikan (Berdasarkan Biaya Energi)
Industri Gula
Pengguna Energi Signifikan – Industri Gula • Stasiun Pemurnian
Stasiun Gilingan Gula
REAKTOR DEFEKASI SISTEM Nira Mentah
PRE CONTACTOR Susu Kapur
pH 7,2 - 7,4
Susu Kapur pH 8,6 - 9,0
DEFEKATOR I
DEFEKATOR II & EQUALIZER
Ke Bejana Sulfitasi
Adys file 2006
• Stasiun Penguapan
BP I
BP II
Kondensat
BP III
• Stasiun Masakan
BP IV
• Boiler
INDUSTRI BAJA
Pengguna Energi Signifikan
EAF
REHEAT FURNACE
Prinsip Konservasi Energi (Pencegahan) 1. Menghilangkan Buangan Energi Unit Produksi • • • •
Menjaga level produksi sesuai kapasitas disain Mengendalikan Parameter Operasi Pemeliharaan Rutin Menghindari Gagal produksi
Intensitas energi vs Level Produksi (Tipikal)
Prinsip Konservasi Energi (Menjaga level produksi sesuai kapasitas disain)
Intensitas Energi VS Level Produksi • Jenis/teknologi proses sama • Level produksi sama • Intensitas beda
Mengapa Beda ..??
KOMPONEN YANG MEMPENGARUHI KONSUMSI ENERGI
•
Energi terkait langsung dengan output/produksi : (mP),
•
Energi yang tak terkait langsung dengan output : (e).
E = mP + e E : Konsumsi energi per bulan, P : Produksi bulanan, m : Kemiringan (slope) dari garis konsumsi energi. e : Perpotongan garis dengan sumbu y.
Komponen Konsumsi Energi :
E = mP + e "mP" : Energi berguna dipakai untuk proses produksi yaitu : 1. Proses, 2. Utilitas produksi
“e”
: Energi yang dipakai untuk tingkat produksi terendah (tidak terkait langsung dengan produksi).
Faktor yang Mempengaruhi Konsumsi Energi : (mP)
1. Proses Produksi Parameter Operasi Kritis Proses Produksi
Penghematan Energi dari Parameter Operasi (Setting Temp Tap) kWh/Ton = (Ta – Ts) * Cp Dengan: - Ta = Temperatur operasi pd heat number tertentu (oC) - Ts = Temperatur setting yang bisa dicapai (oC) - Cp = Panas spesifik di atas T = 1500 = 0,2431 kWh/Ton.C
T tap (oC)
a-2 s a-1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
No Heat
Faktor yang Mempengaruhi Konsumsi Energi : (mP)
2. Utilitas Produksi (Sistem Uap) Parameter Operasi Kritis Sistem Uap
Faktor yang Mempengaruhi Konsumsi Energi : (mP) Pemeliharaan (Isolasi Pipa panas) • Pemeliharaan adalah salah satu faktor yg mempengaruhi kinerja dan efisiensi operasi peralatan energi • Selain mempengaruhi efisiensi, pemeliharaan juga mempengaruhi umur operasi peralatan. • Umur peralatan produksi akan lebih panjang jika dioperasikan sesuai disain kapasitas dan dipelihara sesuai dengan prosedur, • Pemeliharaan secara rutin tidak menimbulkan masalah karena dengan demikian kondisi operasi yang diharapkan (bersih, dingin, kering, dengan pelumasan yang benar, dll) dapat diperoleh .
Pemborosan Energi (Pemeliharaan) Kerugian energi dalam praktek seperti bocoran uap sering terjadi, mulai dari yang kecil hingga ukuran yang cukup besar.
20
Uap Bocor Kerugian bocoran tersebut jika dihitung dalam satu tahun jumlahnya cukup besar dapat mencapai ratusan hingga ribuan juta rupiah per tahun.
1 Ton Uap butuh 80 liter BBM atau 130 kg Batubara.
Pemeliharaan Rutin Reheating Furnace
Reheating Furnace rusak
PEMELIHARAAN (MOTOR & FAN) (PEMERIKSAAN THERMOGRAPHY)
Belt Kendor
Minyak Gemuk
Pemeliharaan Instalasi Luar (Out Door)
Isolasi pipa instalasi uap outdoor yang kurang terawat akan menimbulkan rugi-rugi panas dari permukaan dan rugi-rugi energi akibat pipa isolasi basah air hujan.
Isolasi yang buruk Pipa Panas
PRODUKSI DAN KONSUMSI STEAM (MUSIM HUJAN)
Pemeliharaan
Pipa Panas Tanpa Isolasi
Kiln
Perbedaan suhu yang tinggi adalah indikasi Pemborosan energi Perlu tindakan perbaikan.
Prinsip Konservasi Energi (Pencegahan)
Menghindari Gagal produksi Misroll pada Rolling Mills
Prinsip Konservasi Energi (Recovery) Mengurangi Rugi-rugi Energi Unit Produksi dengan :
• Waste heat recovery • Cogenerasi
Waste heat recovery Preheat Udara Pembakaran Reheating Furnace
Konsumsi vs Suhu udara Preheater
Waste heat recovery
Preheat Udara Pembakaran Boiler Suhu udara pembakaran berkaitan dengan efisiensi boiler. Setiap suhu udara pembakaran naik 20 C , bahan bakar hemat 1 %. Suhu udara pembakaran dapat dinaikkan dengan memanfaatkan panas gas buang boiler (Preheat udara pembakaran)
32
Waste Heat Recovery dan Kombinasi Panas – Daya (Cogen) Efisiensi = Output/Input Efisiensi = (Input – Rugi-rugi)/Input = 100 - Σ Rugi-rugi % input.
• Meningkatkan Efisiensi : – Menambah output, Input tetap. – Mengurangi rugi-rugi, Output tetap. • Mengurangi Rugi-rugi energi : – Memanfaatkan kembali energi terbuang. Caranya
Aplikasi Cogenerasi
Waste Heat Recovery Dan Cogen
• Cogeneration (Cogen) atau Combined Heat Power (CHP) atau Kombinasi Panas Daya (KPD). • KPD adalah peningkatan efisiensi energi dengan cara membangkitkan dua jenis energi bermanfaat secara serentak dari salah satu sumber energi primer di industri maupun pusat pembangkit.
Kedua jenis energi bermanfaat dapat berupa : – Listrik dan termal (uap), – Tenaga mekanik dan energi termal.
(1) Pembangkitan Terpisah
(2) Pembangkitan Cogen
Manfaat Cogen • • • • •
Mengurangi pemanfaatan energi primer, Tidak ada rugi-rugi transmissi dan distribusi Mengurangi ketergantungan listrik PLN Mengurangi biaya energi Mengurangi pollusi udara Jumlah dan mutu energi untuk keperluan proses tetap dapat dipenuhi.
Mengapa Cogen Perlu.?
• Konfigurasi pembangkitan secara terpisah belum menghasilkan efisiensi energi maksimum • Cogen adalah teknologi efisien energi. • Dengan teknologi cogen (listrik dan panas dibangkitlkan secara simultan), efisiensi keseluruhan dapat mencapai 80 %. • Bermanfaat mengurangi pemakaian energi primer, menghemat biaya.
Contoh 1 : Energi Primer
Kebutuhan Energi
(1) Gogen (KPD)
Energi Primer
(2) Konvensional (Biasa)
(1)Sistem pembangkit cogen • Andaikan energi listrik dan termal yang dibutuhkan adalah sama masing-masing 30 dan 50, • Dengan sistem pembangkit cogen energi input yang diperlukan adalah 100 unit satuan. • Energi yang terbuang hanya 20 satuan.
(2) Sistem konvensional – biasa • Sistem pembangkit konvensional (bukan cogen) menghasilkan jenis energi sama yaitu 30 satuan listrik, dan 50 satuan panas. • Membutuhkan energi input sebesar 142 unit satuan. • 62 satuan panas yang terbuang.
Perbandingan Konsumsi energi • Pembangkit dengan sistem konvensional memerlukan energi lebih besar 42 unit satuan dibandingkan dengan sistem cogen. • Dengan kata lain untuk menghasilkan energi bermanfaat yang sama sebesar 50 unit satuan energi termal dan 30 unit satuan untuk energi listrik pembangkit sistem cogen lebih irit energi primer sebesar 42 unit satuan
Contoh 2 : (1). Sistem Konvensional : Energi Bermanfaat (MW)
Input Energi (MW)
Efisiensi Sistem (%)
Energi
Kebutuhan Energi
Termal
10.75 ton/Jam Uap.
7
8.2
85
Listrik
4.7 MW
4.7
13.5
35
11.7
21.7
54
Total
-
Energi listrik dari jaringan PLN dengan efisiensi sistem sekitar 35 % termasuk transmissi dan distribusi. Uap dihasilkan dengan boiler sendiri dengan efisiensi termal sekitar 85 %. Total efisiensi sistem konvensional adalah 54 %.
(2). Sistem Cogenerasi.
Listrik diproduksi sendiri dengan turbin generator berbahan bakar gas bumi. Gas buang dari turbin dimanfaatkan dengan waste heat recovery boiler untuk memproduksi uap tekanan rendah. Uap tekanan rendah dari waste heat recovery boiler dimanfaatkan ke proses dan jaringan uap perusahaan.
Efisiensi keseluruhan sistem cogen mencapai 74 %.
Aplikasi Cogen • • • • • • • •
Penyulingan minyak Pupuk dan pestisida Pabrik gula Petrokomia Tekstil Pulp dan kertas Besi dan baja Makanan dan minuman
Teknologi & Pelanggan Cogen
Teknologi cogen cocok diaplikasikan untuk pelanggan berikut : Teknologi 1. Gas turbin
Pelanggan • Industri • Pembangkit
2. Mesin disel
• Bangunan komersil • Industri • Pembangkit • Industri
3. Turbin uap
Dari teknologi cogen yang ada gas turbin adalah yang paling berkembang dan banyak digunakan di industri. Hal ini karena efisiensinya yg semakin meningkat dan harga semakin bersaing.
